第3章总线与主板

第3章总线与主板
3.1 知 识 要 点
总线（Bus）是由多个部件分时共享的公共信息传送线路。

总线结构直接影响计算机各部件之间信息传递的效率。

主板又称为主机板（Mainboard）、系统板（Systemboard）和母板（Motherboard），是安装在微型计算机机箱内的一块电路板，其组成和布局，决定了计算机的体系结构，直接影响计算机的性能。

所以，本章包含如下内容。

（1）总线及其规范。

（2）总线的分类。

（3）总线的性能指标。

（4）总线的工作原理。

（5）几种标准总线。

（6）主板的组成。

（7）主板的分类。

3.1.1 总线的有关概念
1. 总线的基本特性
（1）机械特性：指总线在机械上的连接方式。

（2）电气特性：指总线的每一根线上的信号传递方向及有效电平范围。

（3）功能特性：描述总线中每一根线的功能。

（4）时间特性：各信号有效的时序关系。

2. 总线的性能指标
（1）总线宽度：数据总线的数量，用b（位）表示。

（2）总线周期：一次总线操作中所用的时间。

（3）总线带宽（标准传输率）：在总线上每秒传输的最大字节（B）量，用MB/s表示，即多少兆字节每秒。

（4）总线工作的时钟频率。

（5）多路复用技术。

（6）总线控制方式。

（7）其他指标：除了以上几项外，还有总线的同步方式、信号线数、负载能力和电源电压，能否扩展64位宽度等。

3. 总线分类
1）按照总线传递的内容分类
（1）地址总线（Address Bus，AB）：用来传递地址信息。

（2）数据总线（Data Bus，DB）：用来传递数据信息。

（3）控制总线（Control Bus，CB）：用来传递各种控制信号。

2）按照总线所处的位置分类
（1）片内总线：CPU芯片内部用于在寄存器、ALU以及控制部件之间传输信号的总线。

（2）片外总线：CPU芯片之外，用于连接CPU、内存以及I/O设备的总线。

3）按照总线在系统中连接的主要部件分类
（1）存储总线。

（2）DMA总线。

（3）系统总线。

（4）设备（I/O）总线。

4）按照系统中使用的总线数量分类
（1）单总线结构。

（2）双总线结构。

（3）三总线和多总线结构。

3.1.2 总线的工作原理
分时和共享是总线的两个基本特性。

共享是指多个部件连接在同一组总线上，各部件之间相互交换的信息都可以通过这组总线传送。

分时是指同一时刻总线只能在一对部件之间传送信息。

系统中的多个部件是不能同时传送信息的。

1. 总线通信的定时方式
1）同步通信
同步通信的特点如下。

（1）系统总线设计时使T0、T1、T2、T3都有唯一明确的规定。

（2）采用了公共时钟，每个部件什么时候发送或接收信息都由统一的时钟规定。

（3）传输效率较高，但所有模块都强求一致的统一时限，这种设计缺乏灵活性。

2）异步通信
异步通信的特点如下。

（1）没有公共的时钟，也没有固定的时间标准。

（2）通过“请求”（Request）和“应答”（Acknowledge）方式（或称握手方式）来进行同步控制。

一般把异步应答关系分为不互锁、半互锁和全互锁3种类型，如图3.1所示。

图3.1 异步通信中请求与回答的互锁关系
3）半同步通信
半同步通信的特点如下。

（1）采用系统时钟，但对于慢设备，可以延长传输数据的周期。

（2）增加一根信号线控制是否增加（插入）等待周期来延长传输周期，如图3.2所示。

图3.2 半同步通信中读数据过程的时序关系
4）分离式通信
（1）每个模块占用总线使用权都必须提出申请。

（2）在得到总线使用权后，主模块在限定的时间内向对方发送信息，采用同步方式传送，不再等待对方的回答信号。

（3）各模块在准备数据的过程中都不占用总线，总线可以接受其他模块的请求。

（4）总线被占用时都在做有效工作，或者通过它发送命令，或者通过它传送数据，不存在空闲等待时间，充分地利用了总线的有效占用，从而实现了在多个主、从模块间进行交叉重叠并行式传送，这对大型计算机是极为重要的。

2．总线的组成
（1）传输线：地址线、数据控制线、时序和中断信号线、电源线、备用线。

（2）接口逻辑。

（3）总线控制器。

3. 总线中信号的传输过程
（1）请求总线。

（2）总线仲裁。

（3）目的寻址。

（4）信息传输。

分两种情形。

①单周期方式：获得一次总线使用权后只能传输一个数据。

②突发式：获得一次总线使用权后可以连续进行多个数据的传输。

（5）错误检测。

4．总线的争用与仲裁
1）多路复用法
特点：时间分片传输，如图3.3所示。

图3.3 时间分片传输示意图
2）集中控制的优先权仲裁
（1）链式查询方式。

离总线控制器最近的部件具有最高优先权，离总线控制器越远，优先权越低。

链式查询通过接口的优先权排队电路实现。

（2）计数器定时查询方式。

该方式采用一个计数器控制总线的使用权。

计数器每次可以从0开始计数，也可以从终止点开始。

如果从0开始，各部件的优先次序与链式查询法相同，优先级的顺序是固定的。

（3）独立请求方式。

在独立请求方式中，每一个共享总线的部件均有一对总线请求线
BR i和总线允许线BG i。

当该部件要使用总线时，便发出请求信号，在总线控制部件中排队。

总线控制器可根据一定的优先次序决定首先响应哪个部件的总线请求，以便向该部件发出总线的响应信号BG i。

该部件接到此信号就获得了总线的使用权，开始传送数据。

3）分布控制的优先权仲裁
分布式优先权仲裁有如下特点。

（1）所有设备都具有预先分配的仲裁号。

（2）仲裁器分布在各设备上。

（3）任何时刻，每个设备都可以发出总线使用请求。

（4）同时有两个以上设备发出总线使用请求时，高优先级别的设备赢得裁决。

（5）一个设备使用总线时，要通过总线忙信号阻止其他设备请求。

3.1.3 总线标准
1. 几种系统总线标准
（1）ISA总线。

（2）微通道结构MCA和EISA。

（3）PCI总线。

（4）AGP总线。

2. 几种设备总线标准
（1）ATA与SATA。

（2）SCSI与SAS总线。

（3）USB总线。

（4）光纤总线FC。

3.1.4 主板
1.主板及其关键部件
1）主板的作用
主板的组成和布局决定了计算机的体系结构，直接影响计算机的性能。

所以，主板是微型计算机最基本的也是最重要的部件之一。

此外，主板提供的扩展槽（大都有6～8个），体现了开放式结构的理念，可以供外围设备控制卡（适配器）插接以及更换，为计算机相应子系统的局部升级提供了很大的灵活性。

2）北桥和南桥
主板的关键组成部分是北桥（North Bridge）芯片和南桥（South Bridge）芯片。

南北桥的划分，体现了主板的管理思想：将高速设备与中低速设备分别管理。

北桥芯片主要负责高速通道的控制，是主板上最重要的芯片，主要连接了CPU、高速总线和内存通道，人们习惯称之为主桥（Host Bridge），也被简称为MCH（Memory Controller Hub，内存控制中枢）。

此外还连接图形通道，所以也简称GMCH（Graphics and Memory Controller Hub，图形与内存控制中枢）。

它集成了高速总线控制器，包括如下。

（1）系统前端总线（北桥到处理器之间的总线）控制器。

（2）存储器总线（北桥到内存之间的总线）控制器。

（3）AGP 总线（北桥到AGP 之间的总线）控制器。

（4）PCI 总线接口控制器。

（5）加速中心（AHA）总线控制器。

此外，还集成了高端电源管理控制器、Cache（缓存）控制器，所以北桥又称为系统控制器芯片。

北桥芯片决定了主板的规格，即可以决定主板支持哪种CPU、支持哪种频率的内存条、支持哪种显示器。

由于北桥芯片具有较高的工作频率，所以其发热量较高，需要一个散热器。

目前的北桥芯片都支持双核甚至4核等性能较高的处理器。

南桥芯片简称ICH（Input Output Controller Hub，I/O控制中枢），负责中慢速通道的控制，主要是对I/O通道的控制，包括USB总线、串行ATA接口（连接硬盘、光盘）、PCIe 总线（连接声卡、RAID卡、网卡等）和键盘控制器、实时时钟控制器和高级电源管理等。

南北桥芯片之间用高带宽的南北桥总线连接，以便随时进行数据传输。

2. 主板的物理组成
（1）PCB。

（2）插槽。

（3）芯片。

（4）设备接口。

（5）供电模块。

（6）电气元件。

（7）主板驱动。

（8）跳线与DIP。

3. 主板的分类
常见的微型计算机主板的分类方式有以下几种。

（1）按主板上使用的CPU分类。

（2）按主板上I/O总线的类型分类。

（3）按主板规格分类。

（4）按应用环境分类。

（5）其他主板分类方法。

①按主板的结构特点分类，如基于CPU的主板、基于适配电路的主板、一体化主
板等。

②按印刷电路板的工艺分类。

可分为双层结构板、四层结构板、六层结构板等。

③按元件安装及焊接工艺分类。

分为表面安装焊接工艺板和DIP传统工艺板。

3.2 习 题 解 析
3.1 下列关于总线的说法中，全正确的是_______。

a. 采用总线结构可以减少信息的传输量
b. 总线可以让数据信号与地址信号同时传输
c. 使用总线结构可以提高传输速率
d. 使用总线结构可以减少传输线的条数
e. 使用总线有利于系统的扩展
f. 使用总线有利于系统维护
A．a、b、c、d B．b、c、d C．c、d、e D．d、e、f
参考答案：D。

3.2 下面关于控制总线的说法中，最正确的是_______。

a. 控制总线可以传送存储器和I/O设备的地址信息
b. 控制总线可以传送存储器和I/O设备的所有时序信号
c. 控制总线可以传送存储器和I/O设备的所有响应信号
d. 控制总线可以传送对存储器和I/O设备的所有命令
A．a、b、c B．b、c、d C．a、c、d D．c、d
参考答案：B。

3.3 在总线中，地址总线的功能是_______。

A．用于选择存储器单元
B．用于选择存储器单元和各个通用寄存器
C．用于选择进行信息传输的设备
D．用于指定存储器单元和选择I/O设备接口电路的地址
参考答案：D。

在计算机中，只有主存和 I/O设备接口的各端口需要专门的地址供 CPU 识别，所以，地址总线就是用来指定内存单元或I/O设备接口中的端口地址。

3.4 总线宽度决定于_______。

A．控制线的位宽B．地址线的位宽C．数据线的位宽D．以上位宽之和参考答案：C。

3.5 “数据总线进行双向传输”这句话描述了总线的_______。

A．物理规范B．电气规范C．功能规范D．时间规范
参考答案：B。

电气规范指总线的每一根线上信号的传递方向及有效电平范围、动态转换时间、负载能力等。

一般规定送入CPU的信号称为输入信号（IN），从CPU发出的信号称为输出信号
（OUT）。

3.6 在系统总线中，地址总线的位数与_______有关。

A．机器字长B．存储单元个数C．存储字长D．存储器带宽
参考答案：B。

3.7 同步通信比异步通信具有较高的传输率，这是因为_______。

A．同步通信不需应答信号
B．同步通信方式的总线长度较短
C．同步通信按一个公共时钟信号进行同步
D．同步通信中各部件存取时间较短
参考答案：C。

此题中B、D答案很明显是错误的。

在A和C中看起来两个答案都正确，但实际上A中的同步信号不需要应答信号的主要原因是由于在通信中采用了同一公共时钟，所以，归根到底是使同步通信有较高的数据传输率。

3.8 试说明总线结构对计算机性能的影响。

参考答案：计算机总线是计算机模块间传递信息的通路，在计算机系统中占有十分重要的位置。

从结构上讲，总线由两部分组成：母线框架和各部件的插板。

总线结构不同，总线具有的性能不同，相应的计算机的性能差别很大。

总线有3个重要的性能指标：总线的宽度、总线的传输率和总线的负载能力。

总线的宽度是指数据总线的数量，传输率是指总线上每秒钟传输的最大字节量。

总线越宽，数据传输率越大，则整机的速度就会提高。

总线的负载能力一般是指可连接的扩增电路板数。

总线的负载能力越强，则计算机可配置的外设越多。

除此之外，总线的结构越简单（信号线少、可多路复用、控制硬件简单），计算机的结构也变得相对简单。

总线的控制方式越灵活，则用户对计算机就越容易操作。

3.9 某总线共有88根信号线，其中数据总线32根，地址总线20根，控制总线36根，总线的工作频率为66MHz，则总线宽度为______b，传输速率为______MB/s。

A．32 254 B．20 254 C．32 264 D．20 264
参考答案：C。

在并行传输中，若一个总线周期等于一个总线时钟周期，则
总线宽度＝数据线根数＝32
传输速率＝工作频率×总线宽度＝66MHz×32b
＝66MHz×4B＝264MB/s
3.10 某64位总线的传输周期是10个时钟周期传输25个字的数据块。

试计算：
（1）当时钟频率为100MHz时，总线的数据传输率。

（2）当时钟频率减半后的数据传输率。

参考答案：一个时钟周期中传输的数据量为
25×64b / 8b / 10＝20 B / s
（1）时钟频率为100 MHz时，总线的传输率为
20B/s×100MHz＝2000MB/s
（2）当时钟频率减半后的数据传输率为1000MB/s。

3.11 什么是总线的主模块？什么是总线的从模块？
参考答案：连接到总线上的模块中，具有控制总线能力的模块（通常是CPU或以CPU 为中心的逻辑模块）称为主模块。

主模块在获得总线控制权后能启动数据信息的传输。

与之对应的本身不具备总线控制能力的模块称为从模块，从模块只能对总线上的数据请求做出响应，被动地发送和接收信息。

3.12 在3种集中式总线控制中，______方式响应时间最快，______方式对电路故障最敏感。

A．链式查询B．计数器定时查询C．独立请求
参考答案：C、A。

在3种集中式总线控制中，独立请求方式响应时间最快。

每个共享总线的部件均有一对总线请求线和总线应答线，各主设备之间并行工作，仲裁时间较短。

链式查询方式对电路故障最敏感。

链式结构决定了如果有一个主设备发生故障，就会影响其后的其他主设备的总线请求。

3.13 从性能指标上，对AGP和PCI的最新标准进行比较。

参考答案：
AGP（Accelerated Graphics Port）总线是一种为了提高视频带宽而设计的总线规范。

AGP 总线具有如下一些特点。

（1）AGP总线将视频处理器与系统主存直接相连，避免了经过PCI总线造成的系统瓶颈，提高了3D图形数据的传输速度。

（2）系统主存可以与视频芯片共享，在显存不足的情形下，可以调用系统主存存储纹理数据。

（3）使用双重驱动术。

采用新的低电压规范，允许在一个66MHz的总线时钟内传输一到两次数据。

（4）CPU访问系统主存与AGP访问显存可以并行进行，显示带宽也不与其他设备共享。

（5）数据读写采用流水线操作，减少了内存等待时间，有助于提高数据的传输速率。

（6）采用带边信号传输技术，在总线上调制使地址信号与数据信号分离，来提高随机内存访问速率。

PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是目前得到最广泛应用的总线。

PCI独立于处理器。

它的兼容性和可扩充性好，支持无限读写突发方式，有多级缓冲、支持两种电压标准。

PCI有即插即用功能。

3.14 什么是SCSI设备？
参考答案：简单地说，SCSI设备就是使用SCSI技术的设备。

SCSI（S mall Computer System Interface，小型计算机系统接口）是一种智能的通用接口标准。

它具有如下特点。

（1）SCSI接口可以同步或异步传输数据，同步传输速率可以达到10MB/s，异步传输速率可以达到1.5MB/s。

（2）SCSI是个多任务接口，设有母线仲裁功能。

挂在一个SCSI母线上的多个外设可以同时工作。

SCSI上的设备平等占有总线。

（3）SCSI接口接到外置设备时，它的连接电缆可以长达6m。

早先，支持SCSI接口的外设产品仅有硬盘、磁带机两种，现在已经扩展到扫描仪、光
驱、刻录机等各种设备。

3.15 US B由哪几部分组成？各有什么功能？
参考答案：USB（Universal Serial Bus）通用串行总线是一种新型的总线。

它使用方便，支持热插拔。

可以连接多个不同的设备，而过去的串口和并口只能连接一个设备。

USB接口速度快的最高传输率可达12Mb/s，比串口快了整整 100倍，比并口也快了十多倍。

连接的方式十分灵活，既可以使用串行连接，也可以使用USB集线器独立供电，USB 电源能向低压设备提供5V的电源，所以，新的设备就不需要专门的交流电源了。

USB支持多媒体，提供了对电话的两路数据支持。

USB存在的问题是，连接的设备太多，可能导致一些设备失效。

如果使用高电耗的设备，会导致供电不足。

在USB规范中，要求主控器具有根集线器的功能，为集线器设备与主控器设备之间提供电气接口，进行数据传输。

3.3 自 测 练 习
3.3.1 选择题
1. 在总线接口中，设备状态字寄存器存放______。

A．CPU的工作状态B．I/O工作状态
C. 中断状态
D. 以上都不对
2. 按传送信息的种类，系统总线分为_______。

A. 地址总线和数据总线
B. 地址总线、数据总线和控制总线
C. 地址总线、数据总线和响应线
D. 数据总线和控制总线
3. 使用总线结构便于增加或减少I/O设备，也______。

A. 减少了信息传输线的数目
B. 提高了信息传输速度
C. 减少了信息传输量
D. 以上都对
4. 设计AGP总线结构是为________。

A. 传输地址和控制信息
B. 提高视频带宽
C. 两个总线主设备
D. 以上都不对
5. 数据总线的宽度取决于_______。

A. 地址位数
B. 计算机的字长C．I/O设备 D. 以上都不对
6. 在微型计算机中，I/O设备通过_______与主板的系统总线相连接。

A. 寄存器
B. 控制器
C. 计数器
D. 适配器
7. 计算机采用总线结构是为了_______。

A. 减少信息的传输量
B. 提高信息的传输速度
C. 简化传输结构
D. 提高存储器的访问速度
8. 单总线是CPU与_______交换数据的共享通道。

A. 内存
B.
计算机其他部件
外存 C．I/O设备 D.
9. 双总线是CPU与（1） 和 （2） 交换数据的共享通道，其目的是 （3） 。

高速设备
（1）A. 内存 B. 外存 C．输入设备 D.
（2）A. 输出设备 B. 外存 C．I/O设备 D. 高速设备
提高CPU速度
（3）A. 提高主存速度 B.
C. 提高输入设备速度
D. 提高系统效率
10．PCI总线是_______位总线。

A．8 B．32 C．16 D．64
11．PCI总线与系统时钟无关，它的传输机制是_______。

A. 串行传输
B. 突发式传输
C. 并行传输
D. 以上都不对
12. 系统总线中控制线的功能是提供_______。

A. 主存、I/O设备的控制与响应信号
B. 主存、I/O设备的响应信号
数据
C. 时序信号
D.
13. 系统总线中地址线的功能是_______。

A. 选择外存单元地址
B. 选择I/O设备
C. 选择主存地址
D. 指定主存和I/O设备接口的地址
14. 连接两个计算机之间的总线，称为_______总线。

A. 系统
B. 外
C. 通信
D. 内
15. 同步通信比异步通信具有较高的传输频率，这是因为_______。

A. 总线长度短、数量多
B. 不需要应答信号
C. 有同步时钟信号
D. 以上都不对
16. 下面_______是正确的。

A. 总线由CPU控制
B. 接口一定要和总线相连
C. 通道用来替代接口
D. 以上都不对
17. 在链式查询方式下，_______。

A. 总线设备的优先级相同
B. 物理位置靠近控制器的设备，优先级高
C. 各设备的优先级可变
D. 以上都不对
18. 在计数器定时查询方式下（每次计数都从0开始），则_______。

A. 设备号小的优先级高
B. 设备号大的优先级高
C. 设备使用总线机会相等
D. 以上都不对
19. 在计数器定时查询方式下（顺次计数），则_______。

A. 设备号小的优先级高
B. 设备号大的优先级高
C. 设备使用总线机会相等
D. 以上都不对
20. 设备与设备之间的连接除了使用总线外，也有使用_______的。

A. 设备线
B. 专用线
C. 网络线
D. 以上都不对21．PCI总线是能实现外部设备_________。

A. 互访性
B. 即插即用
C. 可扩性
D. 以上都不对
3.3.2填空题
1. 总线可分_______、_______和______。

2. 总线_______计算机多个部件，是进行数据传送的______。

3. 采用复用技术在一条信号线上传输信号，使用时必须_______。

4. 计算机系统中按总线所连接部件的不同，可分为______、______、_______3种类型。

5．CPU、内存、I/O设备之间相互连接的逻辑部件是_______总线。

6. 连接主机与I/O设备之间的逻辑部件是_______。

7. 不同的信号在同一条信号线上传输并分时使用，则称为总线______技术。

8. 微机的标准总线由ISA发展到64位，它是_______总线。

9. 总线的协议是_______。

10．CPU芯片内部的总线是内部总线，也称为_______级总线。

11. 数据只能从总线的一端传输到另一端，不能反向传输，称为______总线。

12. 在计数器定时查询方式下，_______的设备可以使用总线。

13. 串行总线接口应具有_______转换的功能。

14. 主设备可_______，而从设备_______。

15. 总线控制方式可分为_______式和_______式。

16. 在异步方式下，总线操作可以通过_______信号相互同步。

17. 单位时间内总线传输数据的能力是一个重要指标，称为_______。

18. 总线的组成包括3个部分：_______、______和_______。

19. 总线按通信控制方式有_______、_______。

20. 总线的信息传输方式有_______、_______。

21．IEEE 1394总线是一种________接口，目前已成为________的传输标准。

22. 总线的周期是指________。

23. 总线工作频率为33MHz，宽度为32b，传输率为__________。

24.总线上的主模块是指_______，从模块是指_______。

25. 微机有16根数据线，总线时钟周期频率为80MHz，若总线的数据周期为4个时钟周期传输一个字，计算总线的数据传输速率为______。

26．______、______和______组成了时序系统。

27. 不同信号可在一条信号线上传输，则称_______，传输到目的站后可以________。

28．总线标准具有Plug and Play功能，称为_______。

29. 一个总线传输周期包括________4个阶段。

30．USB总线是通用_______总线，其特点为_______、_______和_______。

31. 在异步控制方式中，各个操作采用_______方式协调工作。

3.3.3简答题
1. 某总线在一个总线周期中并行传送4B的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期（总线时钟频率为30MHz），求总线带宽是多少？
2. 简述总线的分类。

3.简述总线仲裁及其方式。

4.简述同步控制和异步控制的区别。

5. 计算机利用总线结构有何优点？
6. 说明总线标准化的重要性。

7. 在异步串行传输中，每秒可传输30个数据帧，一个数据帧包含起始位1位、数据位7位、奇偶校验位1位、结束位1位。

求它的波特率和比特率。

8. 总线的一次请求有几个阶段？
9. 系统总线接口的功能是什么？
10. 比较机器总线仲裁的两种方法，画出它的简单电路图。

11. 比较总线控制中链式查询、计数器定时查询和独立请求方式的特点。

12. 机器的时钟频率为100MHz。

总线传输周期为5个时钟周期可传送16位，计算总线数据的传输速率。

13. 在串行传输通信中，一个数据帧含有1位起始位，8位数据位，1位校验位和1位停止位，它的比特率为320波特，计算其波特率。

14. 在一个总线周期中并行传输64B的数据，一个总线周期与一个总线时钟周期相等，为75MHz，求总线带宽是多少？
15. 总线的一次数据传送过程大致分哪几个阶段？
16. 总线分几个层次？
17. 简述串行传输与并行传输的特点。

18. 影响总线带宽的主要因素是哪些?
19. 波特率和比特率之间有什么对应关系？
20. 如何在物理层提高总线的性能？
21. 如何在逻辑层提高总线的性能？
3.4 自测练习参考答案
3.4.1 选择题参考答案
1. B
2. B
3. A
4. B
5. B
6. D
7. C
8. D
9.（1）A （2）C （3）D 10. D 11. B 12. A 13. C 14. C
15. C 16. B 17. B 18. A 19. C 20. B 21. B
3.4.2 填空题参考答案
1. 数据总线地址总线控制总线
2. 连接通路
3. 分用
4. 系统内存 I/O
5. 系统
6．I/O接口
7. 复用
8．PCI
9. 为实现总线数据传输的规则
10. 芯片
11. 单向
12. 设备号与计数值相同
13. 串并行
14. 获得总线控制权响应主设备控制
15. 集中分布
16. 应答
17. 数据传输速率
18. 传输线接口逻辑总线控制器
19. 同步通信异步通信
20. 串行传输并行传输
21. 高效串行数码影像设备
22. 总线一次操作所用的时间
23．132MB/s
24. 发布控制命令的模块响应命令的模块
25．40MB/s
26. 周期节拍工作脉冲
27. 复用分用
28. 即插即用
29. 申请分配、寻找地址、传输数据、传输结束
30. 串行高速易扩充即插即用
31. 应答
3.4.3 简答题参考答案
1. 参考答案：总线带宽＝4B×30MHz＝120MB/s
2. 参考答案：总线应用很广，形态多样，从不同的角度可以有不同的分类方法。

（1）按照总线传递的信息分类。

①地址总线（Address Bus，AB）：用来传递地址信息。

②数据总线（Data Bus，DB）：用来传递数据信息。

③控制总线（Control Bus，CB）：用来传递各种控制信号。

（2）按照总线所处的位置分类。

①片内总线：CPU芯片内部用于寄存器、ALU以及控制部件之间传输信号的总线。

②片外总线：CPU芯片之外，用于连接CPU、内存以及I／O设备的总线。

（3）按照总线在系统中连接的主要部件分类。

①存储总线。

② DMA总线。

③系统总线。

④设备（I／O）总线。

（4）按照系统中使用的总线数量分类。

①单总线结构。

②双总线结构。

③多总线结构。

（5）其他分类方法。

按数据传送方式，可分为并行传送总线和串行传送总线。

按照并行传送总线传送的数据总宽度，可分为8位、16位、32位和64位总线等。

3. 参考答案：当多个模块同时需要使用总线时，总线控制机构中的判优和仲裁逻辑则按一定的判优原则来决定哪个模块先使用总线。

总线仲裁方法有集中式（链式查询方式、计时器定时查询方式和独立请求方式）和分布式方法（各种模块可同时请求使用和检测总线的忙闲）。

4. 参考答案：同步控制中有统一的公共时钟控制信号，而异步控制则没有统一的控制信号。

同步控制简单，但时间上有些浪费；异步控制比较复杂，没有时间上的浪费。

5. 参考答案：
（1）简化硬件结构。

面向总线的计算机体系，其CPU存储器及I/O插件均可连接总线工作，机构清晰、简单。

（2）系统可扩性好。

设计时尚留有一些插口，随时可增加插件，其维护也简单。

（3）系统更新性好。

各种插件的性能提高后，不影响其他插件。

6. 参考答案：总线是计算机系统模块化的产物，相同功能的部件，不同生产厂商的部件在实现方法上不尽相同，为了使相同功能部件可互换替用，这要求它们按总线标准来生产。

7. 参考答案：波特率＝（l＋7＋l＋1）×30＝30，比特率＝30×7＝210。

8. 参考答案：总线的一次请求大致分5个阶段：总线请求、总线裁决、寻找目的地址、信息传输和状态回送。

9. 参考答案：系统总线连接系统各功能模块及设备，其接口应具有以下功能。

（1）依指令信息控制总线设备操作。

（2）具有数据缓存功能，以协调各模块及设备的速度。